本發(fā)明涉及噴涂材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種控制涂層內(nèi)部結(jié)構(gòu)提高涂層抗疲勞性能的方法。

背景技術(shù)：

由于噴涂涂層本身具有空隙率相對較高，存在夾雜、纖維裂紋等缺陷，使得噴涂涂層在服役過程中易形成裂紋擴展，導(dǎo)致壽命降低。對現(xiàn)有表面涂層性能的提升主要是在涂層成形后采用激光重熔、表面強化等二次加工技術(shù)，雖然這些技術(shù)手段對涂層性能的提升起到了一定效果，但宏觀性能是材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)與質(zhì)量的外在表征，所以這些技術(shù)并不能對已形成固定內(nèi)部結(jié)構(gòu)涂層的服役性能從本質(zhì)上有較大提升。

超音速等離子噴涂技術(shù)因其能夠在大型零件上制備較厚厚度的涂層而被廣泛應(yīng)用在實際工程領(lǐng)域，通過等離子噴涂技術(shù)可以實現(xiàn)多中材料不同體系的涂層，如金屬及合金、陶瓷、金屬陶瓷及塑料等，并且噴涂涂層也體現(xiàn)出不同的功能，如耐磨、熱障、導(dǎo)電、防輻射等。但是由于噴涂涂層本身具有空隙率相對較高，存在夾雜、纖維裂紋等缺陷，使得噴涂涂層在服役過程中易形成裂紋擴展，導(dǎo)致壽命降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了能夠提高涂層的服役壽命，擴展涂層的性能，本發(fā)明的目的是提供一種控制涂層內(nèi)部結(jié)構(gòu)提高涂層抗疲勞性能的方法。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種能夠有效提高噴涂涂層抗疲勞性能的織構(gòu)化圖案。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種控制涂層內(nèi)部結(jié)構(gòu)提高涂層抗疲勞性能的方法，這種方法是控制噴涂過程中參數(shù)，使噴涂涂層具備一定的明暗層間隔結(jié)構(gòu)。所述明暗層又稱白黑層，是白層與黑層相間的涂層結(jié)構(gòu)； 其中明層即白層是看起來比較亮的部分，其中暗層即黑層是看起來比較暗的部分。

具體地，本發(fā)明的方法是利用超音速等離子噴涂方法對基體進行噴涂，在噴涂過程中，不斷調(diào)整噴涂工藝參數(shù)，使整個涂層具備一定厚度的明暗層間隔結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，該方法中的基體還包括清洗打磨處理。所述基體優(yōu)選不銹鋼，具體選用FV520B。

優(yōu)選的，噴涂所選用的涂層為NiCrBSi陶瓷涂層，超音速等離子噴涂得到厚度為100微米的噴涂涂層，其中NiCrBSi粉末的粒度為50-60微米。

優(yōu)選的，所述噴涂工藝參數(shù)為：噴涂功率45-85kW；其中，所述黑層，噴涂距離80-140mm，噴涂速度為6-10g/min；所述白層，噴涂距離為120-160mm，噴涂速度為9-12g/min。

更優(yōu)選的，所述黑層的噴涂距離為140mm，噴涂速度為10g/min；所述白層的噴涂距離100mm，噴涂速度8g/min。

優(yōu)選的，所述白層和黑層的厚度為1-7μm。

更優(yōu)選的，所述白層厚度為4-6μm，黑層厚度為2-7μm。最優(yōu)選為：白層5μm，黑層4μm。

進一步地，本發(fā)明提供了一種能夠有效提高噴涂涂層抗疲勞性能的織構(gòu)化圖案。所述圖案包括任意幾何圖案或幾種幾何圖案的組合，如圓、三角形、六邊形、溝槽形、網(wǎng)格形、箭頭形或條紋形等。

更優(yōu)選的，所述織構(gòu)化圖案的密度為大于0％，并且小于50％；織構(gòu)化圖案在基體或涂層表面所占的面積比即密度。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的通過控制涂層的明暗層的間距及厚度，可以使涂層的性能得到優(yōu)化，從而提高整個噴涂涂層的服役性能和抗疲勞性能。

附圖說明

圖1本發(fā)明涂層表面硬度隨涂層明暗層白層厚度的變化曲線；

圖2本發(fā)明涂層疲勞強度隨涂層明暗層白層厚度的變化曲線。

具體實施方式

以下通過實施例來進一步描述本發(fā)明的有益效果，應(yīng)該理解的是，這些實施例僅用于例證的目的，決不限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例1制備三層織構(gòu)耦合的涂層

第一步：

首先對基體進行清洗打磨處理，所述基體優(yōu)選不銹鋼，具體選用FV520B。

第二步

噴涂設(shè)備選用礦冶研究總院的高效GTV F6等離子噴涂設(shè)備，噴涂工藝參數(shù)為噴涂電壓120V，噴涂電流440A，噴涂功率55kW，噴涂距離100mm。最終獲得一定厚度的涂層。噴涂所選用的涂層為NiCrBSi陶瓷涂層，超音速等離子噴涂得到厚度為100微米的噴涂涂層，其中NiCrBSi粉末的粒度為56微米。

噴涂工藝參數(shù)為，噴涂功率80kW，所述黑層的噴涂距離為140mm，噴涂速度為10g/min；所述白層的噴涂距離100mm，噴涂速度8g/min；得到涂層的明暗層厚度為：白層5μm，黑層4μm。

實施例3對實施例1制備的涂層進行滾動接觸疲勞測試，并改變接觸疲勞的滑差率，觀察在不同滑差率條件下涂層的抗疲勞性能。

為了測量涂層的各項性能，采用NovaNanoSEM450型掃描電子顯微鏡觀察噴涂后織構(gòu)的幾何形貌。

為了測試不同織構(gòu)化圖案對噴涂涂層的抗疲勞性能的影響，采用滾動接觸疲勞試驗機對噴涂涂層的疲勞性能進行測試。

1、為涂層硬度隨涂層明暗相中白層厚度的變化

使用疲勞試驗機對涂層中白層厚度分別為1-3微米，2-4微米，3-5微米，4-6微米，5-7微米的涂層進行疲勞測試，測試結(jié)果如圖1所示，發(fā)現(xiàn)涂層的疲勞強度是隨著涂層中白層的厚度而變化的，當(dāng)涂層中白層厚度為4-6微米時，涂層的疲勞強度最大，為780HV。

2、為涂層的抗疲勞強度隨硬度的變化

對不同硬度的涂層進行疲勞測試，使用滾動接觸疲勞試驗機，發(fā)現(xiàn)涂層的疲勞強度隨涂層的硬度的增加而增加，測試結(jié)果如圖2所示，所以選擇硬 度最大所對應(yīng)的明暗層厚度，即白層4-6微米，以獲得較優(yōu)的抗疲勞性能。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。